(57)【要約】【課題】  タイヤ内に設置されて外部の質問器との送受信の感度が良好なアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  アンテナ装置１は、貫通孔２ａを有する合成樹脂製の取付部材２と、取付部材２に固定されて互いに逆向きに延出すると共に貫通孔２ａに連通する中空部３ａ，４ａを有する一対の金属スリーブ３，４と、片面が配線パターンを有する部品搭載面５ａとなっており貫通孔２ａおよび中空部３ａ，４ａからなる密閉空間Ｓに配置された回路基板５と、回路基板５の部品搭載面５ａに実装された水晶振動子６ａ等の電子部品６とを備えており、金属スリーブ３，４をダイポールアンテナの放射素子として動作させる。このアンテナ装置１は、取付部材２をタイヤ２０内のビード部２０ａの裏面に接着固定して取り付けられ、金属スリーブ３，４の長手方向はタイヤ２０の軸線方向に対して略直交させる。【選択図】  図２
2006137246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する合成樹脂製の取付部材と、この取付部材に固定されて互いに逆向きに延出すると共に前記貫通孔に連通する中空部を有する一対の金属スリーブと、前記貫通孔および前記中空部からなる密閉空間に配置されると共に片面が配線パターンを有する部品搭載面となっている回路基板と、この回路基板の前記部品搭載面に実装された電子部品とを備え、
前記一対の金属スリーブの各給電点に前記配線パターンを電気的に接続して該金属スリーブをダイポールアンテナの放射素子となし、かつ、前記取付部材を車両のタイヤ内のビード部の裏面またはトレッド部の裏面に固定して、前記金属スリーブの長手方向を該タイヤの軸線方向に対して略直交させたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
貫通孔を有する合成樹脂製の取付部材と、この取付部材に突設されて互いに逆向きに延出すると共に前記貫通孔に連通する中空部を有する合成樹脂製の一対のスリーブと、前記貫通孔および前記中空部からなる密閉空間に配置されると共に、片面が配線パターンを有する部品搭載面であって他面に前記各スリーブに沿って延びる一対の放射導体パターンが設けられた回路基板と、この回路基板の前記部品搭載面に実装された電子部品とを備え、
前記一対の放射導体パターンの各給電点に前記配線パターンを電気的に接続して該放射導体パターンをダイポールアンテナの放射素子となし、かつ、前記取付部材を車両のタイヤ内のビード部の裏面またはトレッド部の裏面に固定して、前記スリーブの長手方向を該タイヤの軸線方向に対して略直交させたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記電子部品に水晶振動子が含まれると共に、前記回路基板の前記部品搭載面が前記タイヤの径方向内側を向いていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記取付部材に前記ビード部の裏面形状に沿って湾曲させた凹部を設け、この凹部を接着剤によって前記ビード部に固定したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤ内に設置されてタイヤ空気圧を監視するシステムのトランスポンダとして用いられるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の走行中でも運転者がタイヤ空気圧を把握できるようにするため、圧力センサを組み込んだアンテナ装置をタイヤ内に設置してタイヤ空気圧を監視するというシステムが注目されている。かかるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）において、タイヤ内のアンテナ装置は、車両本体側に設けられた質問器からの質問信号を受信すると、水晶振動子等の圧力センサが検出したタイヤ空気圧の情報を該質問器に向けて送信するというトランスポンダとして用いられる。
【０００３】
この種のアンテナ装置はアンテナ部と回路部と取付部とを備えており、アンテナ部としてはパッチアンテナ構造のものが一般的であり、回路部には検出回路や送信回路や受信回路等の高周波回路が配設されている。また、この種のアンテナ装置は、従来、タイヤ内に臨出するホイールの空気バルブ近傍に取り付けられていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１９９１５号公報（第２−３頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、タイヤ空気圧監視システムにおいて、タイヤ内のアンテナ装置との間で信号の送受信が行われる質問器（外部アンテナ）は一般的にタイヤハウスに設置されているが、ホイールに取り付けられたアンテナ装置の近傍には該ホイールの外周縁部に形成されている突堤状のリム（ホイールリム）が存在するため、このリムに電磁シールドされてアンテナ装置と質問器との間の信号授受に支障をきたし、送受信の感度が低下しやすいという問題があった。特に、ホイールに取り付けられたパッチアンテナからの放射は、タイヤの径方向では強いがタイヤの軸線方向では弱いため、良好な感度は期待しにくかった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、タイヤ内に設置されて外部の質問器との送受信の感度が良好なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する一解決手段として、本発明のアンテナ装置では、貫通孔を有する合成樹脂製の取付部材と、この取付部材に固定されて互いに逆向きに延出すると共に前記貫通孔に連通する中空部を有する一対の金属スリーブと、前記貫通孔および前記中空部からなる密閉空間に配置されると共に片面が配線パターンを有する部品搭載面となっている回路基板と、この回路基板の前記部品搭載面に実装された電子部品とを備え、前記一対の金属スリーブの各給電点に前記配線パターンを電気的に接続して該金属スリーブをダイポールアンテナの放射素子となし、かつ、前記取付部材を車両のタイヤ内のビード部の裏面またはトレッド部の裏面に固定して、前記金属スリーブの長手方向を該タイヤの軸線方向に対して略直交させるようにした。
【０００７】
このようにアンテナ装置の取付部材をタイヤ内のビード部の裏面またはトレッド部の裏面に固定することにより、ダイポールアンテナの放射素子として動作する一対の金属スリーブをホイールよりも径方向外側に位置させることができる。また、これら金属スリーブの長手方向がタイヤの軸線方向に対して略直交させてあれば、車両本体のタイヤハウスに取り付けられている質問器（外部アンテナ）の存する領域で該ダイポールアンテナからの放射が弱くなることはない。したがって、このアンテナ装置は質問器との間の送受信を良好な感度で行うことができる。また、一対の金属スリーブが回路基板を収納して保護する外殻ケースを兼ねていることから、防水性や防塵性も確保しやすい。
【０００８】
また、上記目的を達成する他の解決手段として、本発明のアンテナ装置では、貫通孔を有する合成樹脂製の取付部材と、この取付部材に突設されて互いに逆向きに延出すると共に前記貫通孔に連通する中空部を有する合成樹脂製の一対のスリーブと、前記貫通孔および前記中空部からなる密閉空間に配置されると共に、片面が配線パターンを有する部品搭載面であって他面に前記各スリーブに沿って延びる一対の放射導体パターンが設けられた回路基板と、この回路基板の前記部品搭載面に実装された電子部品とを備え、前記一対の放射導体パターンの各給電点に前記配線パターンを電気的に接続して該放射導体パターンをダイポールアンテナの放射素子となし、かつ、前記取付部材を車両のタイヤ内のビード部の裏面またはトレッド部の裏面に固定して、前記スリーブの長手方向を該タイヤの軸線方向に対して略直交させるようにした。
【０００９】
この場合も前記解決手段と同様に、ダイポールアンテナの放射素子として動作する一対の放射導体パターンをホイールよりも径方向外側に位置させることができるので、該放射導体パターンの長手方向（スリーブの長手方向）をタイヤの軸線方向に対して略直交させておけば、外部の質問器との間の送受信を良好な感度で行うことができると共に、一対のスリーブが回路基板を収納して保護する外殻ケースを兼ねていることから防水性や防塵性も確保しやすい。
【００１０】
また、上記の構成において、前記電子部品に水晶振動子が含まれていれば、この水晶振動子を外部から励振してタイヤ空気圧に応じた振動数で共振させることができるため、トランスポンダに組み込む圧力センサとして好適である。この場合、前記回路基板の前記部品搭載面がタイヤの径方向内側を向いていることが好ましく、これにより、タイヤの回転時に水晶振動子が遠心力によって部品搭載面へ押しつけられることになり、水晶振動子を部品搭載面から引き離す向きに遠心力が作用する虞がなくなるため、タイヤ回転時の遠心力に起因する水晶振動子の誤動作や破壊が防止できる。
【００１１】
また、上記の構成において、前記取付部材に前記ビード部の裏面形状に沿って湾曲させた凹部を設け、この凹部を接着剤によって前記ビード部に固定すれば、走行時に変形しにくく取付箇所として好適なビード部の裏面にアンテナ装置を簡単かつ確実に固定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、ダイポールアンテナの放射素子として動作する一対の金属スリーブまたは放射導体パターンをホイールよりも径方向外側に位置させて、該放射素子の長手方向をタイヤの軸線方向に対して略直交させるようにしたので、タイヤ内に設置された該アンテナ装置と、車両本体のタイヤハウスに取り付けられた質問器（外部アンテナ）との間の送受信を良好な感度で行うことができる。また、該アンテナ装置は、一対の金属スリーブまたは樹脂スリーブが回路基板を収納して保護する外殻ケースを兼ねているため、防水性や防塵性が確保しやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置をタイヤ内に取り付けた状態を示す説明図、図２は該アンテナ装置の断面図、図３は該アンテナ装置の斜視図、図４は該アンテナ装置の平面図である。
【００１４】
これらの図に示すアンテナ装置１は、タイヤ２０内のビード部２０ａの裏面に固定されて、タイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）のトランスポンダとして用いられるものである。このアンテナ装置１は、合成樹脂製の取付部材２と、取付部材２に固定された一対の金属スリーブ３，４と、片面が配線パターン（図示せず）を有する部品搭載面５ａとなっている回路基板５と、回路基板５の部品搭載面５ａに実装された水晶振動子６ａ等を含む電子部品６とによって主に構成されており、金属スリーブ３，４の長手方向はタイヤ２０の軸線方向に対して略直交させてある。なお、図１において、符号２０ｂはトレッド部、２０ｃはサイドウォール部、２１は空気バルブ、２２はホイール、２２ａはリム（ホイールリム）、２３はタイヤハウス、２４は質問器（外部アンテナ）を示している。
【００１５】
取付部材２は柱状に成形されたモールド品であり、その一端側に貫通孔２ａを有し他端側には凹部２ｂが形成されている。凹部２ｂの表面はビード部２０ａの裏面形状に沿って湾曲させてあり、この凹部２ｂをビード部２０ａの裏面に嵌合させて両者２ｂ，２０ａを接着剤で固定することによって、取付部材２はビード部２０ａの裏面に強固に固定されている。
【００１６】
一対の金属スリーブ３，４は中空部３ａ，４ａを有する同形の有底管状に成形されており、これら金属スリーブ３，４は貫通孔２ａを介して対向するように取付部材２の両側部に固定されている。これにより金属スリーブ３，４は取付部材２から互いに逆向きに延出しており、金属スリーブ３，４の中空部３ａ，４ａが取付部材２の貫通孔２ａと連通して横長の密閉空間Ｓを画成している。また、これら金属スリーブ３，４はダイポールアンテナの放射素子として動作するように設計されており、具体的には、相対向する基端側の所定位置（給電点）に給電ピン７，８が半田付けされていると共に、金属スリーブ３，４の先端どうしの間隔が使用周波数λの約２分の１に設定されている。
【００１７】
各種電子部品６を実装した回路基板５は前記密閉空間Ｓに収納されており、この密閉空間Ｓが水晶振動子６ａ等の電子部品６の配置スペースとして利用されている。この場合、回路基板５は部品搭載面５ａをタイヤ２０の径方向内側（図１の下方）へ向けた状態で、部品搭載面５ａとは逆側の面５ｂが金属スリーブ３，４の内壁面に接着固定されている。なお、回路基板５の部品搭載面５ａには図示せぬ配線パターンが形成されており、この配線パターンと各種電子部品６とによって検出回路や送信回路や受信回路等の高周波回路が構成されている。また、この配線パターンには給電ピン７，８が半田付けされており、これにより前記高周波回路と金属スリーブ３，４の給電点との間で所要の電気信号を入出力させることができるようになっている。
【００１８】
このように構成されたアンテナ装置１は、その取付部材２をビード部２０ａの裏面に接着固定することによってタイヤ２０内に取り付けられ、車両本体のタイヤハウス２３に取り付けられた質問器２４から信号を受信したり、この質問器２４へ信号を送信したりする。すなわち、アンテナ装置１が質問器２４からの質問信号を受信すると、水晶振動子６ａの水晶片が励振されてタイヤ２０内の空気圧に応じた振動数で共振し、この共振信号に高周波信号を重畳してなる検出信号がダイポールアンテナの放射素子（金属スリーブ３，４）から質問器２４へ送信されるようになっている。なお、図示していないが、アンテナ装置１と同じものが自動車の各タイヤ２０内に設置されており、それぞれのアンテナ装置１から近傍の質問器２４へ検出信号が送信されるようになっているので、各タイヤ２０内の空気圧を全て車両本体側に表示することが可能である。
【００１９】
上述したように本実施形態例に係るアンテナ装置１は、取付部材２がタイヤ２０内のビード部２０ａの裏面に固定してあるため、ダイポールアンテナの放射素子として動作する一対の金属スリーブ３，４がホイール２２よりも径方向外側に位置しており、質問器２４との送受信信号がリム２２ａによって損なわれる虞がない。また、金属スリーブ３，４の長手方向がタイヤ２０の軸線方向に対して略直交させてあるため、質問器２４の位置する方向は常にアンテナ装置１からの放射が強い方向となる。したがって、このアンテナ装置１は、外部の質問器２４との間の送受信を常に良好な感度で行うことができ、高い信頼性が期待できる。また、一対の金属スリーブ３，４が回路基板５を収納して保護する外殻ケースを兼ねているため、アンテナ装置１は高周波回路の防水性や防塵性が確保しやすく、この点でも高信頼性が期待できる。
【００２０】
なお、このアンテナ装置１は、取付部材２に設けた凹部２ｂをビード部２０ａの裏面に嵌合させて接着剤で固定しているので、走行時に変形しにくく取付箇所として好適なビード部２０ａの裏面に簡単かつ確実に固定することができる。
【００２１】
また、本実施形態例に係るアンテナ装置１は、回路基板５が金属スリーブ３，４に取り付けてあるため、振動や衝撃に対する機械的強度が高まっている。さらに、このアンテナ装置１では、回路基板５の部品搭載面５ａをタイヤ２０の径方向内側へ向けることによって、タイヤ２０の回転時に発生する遠心力が水晶振動子６ａ等の電子部品６を部品搭載面５ａ側へ押しつける力として作用するようにしている。こうすることで、走行中に発生する遠心力が電子部品６を部品搭載面５ａから引き離す力として作用する虞がなくなるため、該遠心力に起因する電子部品６の誤動作や破壊を防止できる。
【００２２】
なお、上記第１実施形態例では、取付部材２をタイヤ２０内のビード部２０ａの裏面に固定した場合について説明したが、図５に示すアンテナ装置１５のように、金属スリーブ３，４および回路基板５と取付部材２との位置関係を若干変更したうえで、この取付部材２の端面２ｃをタイヤ２０内のトレッド部２０ｂの裏面に固定してもよい。このようにトレッド部２０ｂの裏面に取り付けたアンテナ装置１５においても、外部の質問器との送受信の感度は良好であり、走行中に発生する遠心力が電子部品６に悪影響を及ぼすこともない。なお、アンテナ装置１５では取付部材２に前記凹部２ｂを形成する必要はない。
【００２３】
図６は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の断面図であり、図２に対応する部分には同一符号を付してあるため、重複する説明は省略する。
【００２４】
図６に示すアンテナ装置１６では、取付部材２に固定された一対のスリーブ９，１０が合成樹脂製であり、両樹脂スリーブ９，１０の中空部９ａ，１０ａが取付部材２の貫通孔２ａと連通して密閉空間Ｓを画成している。そして、この密閉空間Ｓに収納された回路基板５の部品搭載面５ａとは逆側の面５ｂに、両樹脂スリーブ９，１０に沿って延びる一対の放射導体パターン１１，１２が形成されており、これらの放射導体パターン１１，１２の所定位置（給電点）に給電ピン７，８を半田付けすることによって、放射導体パターン１１，１２がダイポールアンテナの放射素子として動作するように設計されている。なお、アンテナ装置１６のその他の構成は前記第１実施形態例とほぼ同様である。そして、樹脂スリーブ９，１０の長手方向をタイヤの軸線方向に対し略直交させた状態で、取付部材２をタイヤ内のビード部の裏面に接着固定することによって、このアンテナ装置１６はタイヤ内に取り付けられる。
【００２５】
こうしてタイヤ内に取り付けられたアンテナ装置１６においても、一対の放射導体パターン１１，１２がホイールよりも径方向外側に位置し、かつ、放射導体パターン１１，１２の長手方向（樹脂スリーブ９，１０の長手方向）がタイヤの軸線方向に対し略直交させてあるので、車両本体のタイヤハウスに取り付けられた質問器との間の送受信を良好な感度で行うことができる。また、樹脂スリーブ９，１０が回路基板５を収納して保護する外殻ケースを兼ねていることから、高周波回路の防水性や防塵性も確保しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置をタイヤ内に取り付けた状態を示す説明図である。
【図２】該アンテナ装置の断面図である。
【図３】該アンテナ装置の斜視図である。
【図４】該アンテナ装置の平面図である。
【図５】第１実施形態例に係るアンテナ装置の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，１５，１６  アンテナ装置
２  取付部材
２ａ  貫通孔
２ｂ  凹部
３，４  金属スリーブ
３ａ，４ａ  中空部
５  回路基板
５ａ  部品搭載面
６  電子部品
６ａ  水晶振動子
７，８  給電ピン
９，１０  樹脂スリーブ
９ａ，１０ａ  中空部
１１，１２  放射導体パターン
２０  タイヤ
２０ａ  ビード部
２０ｂ  トレッド部
２２  ホイール
２２ａ  リム（ホイールリム）
２３  タイヤハウス
２４  質問器（外部アンテナ）
Ｓ  密閉空間
【図１】
2006137246.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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